Skeletal muscle fibre-type comparison of whole tissue and subcellular membrane phospholipids and fatty acids

Membranes are dynamic structures that affect cell structure and function. Compositional changes ofmembranes have been shown with the application of a perturbation; however these are limited to whole tissue analysis. The purpose of this thesis was to compare the phospholipid (PL) fatty acid (FA) composition of rat whole muscle (Wm) to 1) purified and non-purified subsarcolemmal (SS) mitochondria in soleus, plantaris, and red gastrocnemius, and 2) sarcolemma, transverse-tubules, SS and intermyofibrillar (IMF) mitochondria fix)m whole hindlimb. The major findings were that 1) contamination significantly altered the PL FA composition of the SS mitochondrial membrane fraction, 2) Wm and SS mitochondria compositions differed between muscle types, and 3) Wm did not accurately reflect the PL FA composition of any isolated subcellular membranes, with each being unique from each other. As such, the relevancy of the trends reported in the literature of the effects of perturbations on Wm may be limited.

The acute effects of differential dietary fatty acids on PDHa activity in human skeletal muscle at the onset of exercise

Pyruvate dehydrogenase (PDH) is an important regulator of carbohydrate oxidation during exercise and its activity can be down-regulated by an increase in dietary fat. The purpose of this study was to determine the acute metabolic effects of differential dietary fatty acids on the activation of PDH in its active form (PDHa) at rest and at the onset of moderate-intensity exercise. University-aged male subjects (n=7) underwent 2 fat loading trials spaced at least 2 weeks apart. Subjects consumed saturated (SFA) or polyunsaturated (PUFA) fat over the course of 5 hours. Following this, participants cycled at 65% VO2 max for 15 min. Muscle biopsies were taken prior to and following fat loading and at 1 min exercise. Plasma free fatty acids increased from 0.15 ± 0.07 to 0.54 ± 0.19 mM over 5 hours with SFA and from 0.1 1 ± 0.04 to 0.35 ±0.13 mM with PUFA. PDHa activity was unchanged following fat loading, but increased at the onset of exercise in the SFA trial, from 1 .4 ± 0.4 to 2.2 ± 0.4 /xmol/min/kg wet wt. This effect was negated in the PUFA trial (1 .2 ± 0.3 to 1 .3 ± 0.3 pimol/min/kg wet wt.). PDH kinase (PDK) was unchanged in both trials, suggesting that the attenuation of PDHa activity with PUFA was a result of changes in the concentrations of intramitochondrial effectors, more specifically intramitochondrial NADH or Ca^*. Our findings suggest that attenuated PDHa activity participates in the preferential oxidation of PUFA during moderateintensity exercise.

Mechanisms of lipid malabsorption in Cystic Fibrosis: the impact of essential fatty acids deficiency

Affiliation: CHU-Sainte-Justine, Université de Montréal

Genes involved in the metabolism of fatty acids and risk for Crohn's disease in children: a candidate gene study

Contexte - La prévalence de la maladie de Crohn (MC), une maladie inflammatoire chronique du tube digestif, chez les enfants canadiens se situe parmi les plus élevées au monde. Les interactions entre les réponses immunes innées et acquises aux microbes de l'hôte pourraient être à la base de la transition de l’inflammation physiologique à une inflammation pathologique. Le leucotriène B4 (LTB4) est un modulateur clé de l'inflammation et a été associé à la MC. Nous avons postulé que les principaux gènes impliqués dans la voie métabolique du LTB4 pourrait conférer une susceptibilité accrue à l'apparition précoce de la MC. Dans cette étude, nous avons exploré les associations potentielles entre les variantes de l'ADN des gènes ALOX5 et CYP4F2 et la survenue précoce de la MC. Nous avons également examiné si les gènes sélectionnés montraient des effets parent-d'origine, influençaient les phénotypes cliniques de la MC et s'il existait des interactions gène-gène qui modifieraient la susceptibilité à développer la MC chez l’enfant. Méthodes – Dans le cadre d’une étude de cas-parents et de cas-témoins, des cas confirmés, leurs parents et des contrôles ont été recrutés à partir de trois cliniques de gastro-entérologie à travers le Canada. Les associations entre les polymorphismes de remplacement d'un nucléotide simple (SNP) dans les gènes CYP4F2 et ALOX5 ont été examinées. Les associations allélique et génotypiques ont été examinées à partir d’une analyse du génotype conditionnel à la parenté (CPG) pour le résultats cas-parents et à l’aide de table de contingence et de régression logistique pour les données de cas-contrôles. Les interactions gène-gène ont été explorées à l'aide de méthodes de réduction multi-factorielles de dimensionnalité (MDR). Résultats – L’étude de cas-parents a été menée sur 160 trios. L’analyse CPG pour 14 tag-SNP (10 dans la CYP4F2 et 4 dans le gène ALOX5) a révélé la présence d’associations alléliques ou génotypique significatives entre 3 tag-SNP dans le gène CYP4F2 (rs1272, p = 0,04, rs3093158, p = 0.00003, et rs3093145, p = 0,02). Aucune association avec les SNPs de ALOX5 n’a pu être démontrée. L’analyse de l’haplotype de CYP4F2 a montré d'importantes associations avec la MC (test omnibus p = 0,035). Deux haplotypes (GAGTTCGTAA, p = 0,05; GGCCTCGTCG, p = 0,001) montraient des signes d'association avec la MC. Aucun effet parent-d'origine n’a été observé. Les tentatives de réplication pour trois SNPs du gene CYP4F2 dans l'étude cas-témoins comportant 225 cas de MC et 330 contrôles suggèrent l’association dans un de ceux-ci (rs3093158, valeur non-corrigée de p du test unilatéral = 0,03 ; valeur corrigée de p = 0.09). La combinaison des ces deux études a révélé des interactions significatives entre les gènes CYP4F2, ALOX et NOD2. Nous n’avons pu mettre en évidence aucune interaction gène-sexe, de même qu’aucun gène associé aux phénotypes cliniques de la MC n’a pu être identifié. Conclusions - Notre étude suggère que la CYP4F2, un membre clé de la voie métabolique LTB4 est un gène candidat potentiel pour MC. Nous avons également pu mettre en évidence que les interactions entre les gènes de l'immunité adaptative (CYP4F2 et ALOX5) et les gènes de l'immunité innée (NOD2) modifient les risques de MC chez les enfants. D'autres études sur des cohortes plus importantes sont nécessaires pour confirmer ces conclusions.

Effect of fatty acids on hyphal growth in the pathogenic yeast Candida albicans

Candida albicans est une levure pathogène qui, à l’état commensal, colonise les muqueuses de la cavité orale et du tractus gastro-intestinal. De nature opportuniste, C. albicans cause de nombreuses infections, allant des candidoses superficielles (muguet buccal, vulvo-vaginite) aux candidoses systémiques sévères. C. albicans a la capacité de se développer sous diverses morphologies, telles que les formes levures, pseudohyphes et hyphes. Des stimuli environnementaux mimant les conditions retrouvées chez l’hôte (température de 37°C, pH neutre, présence de sérum) induisent la transition levure-à-hyphe (i.e. morphogenèse ou filamentation). Cette transition morphologique contribue à la pathogénicité de C. albicans, du fait que des souches présentant un défaut de filamentation sont avirulentes. Non seulement la morphogenèse est un facteur de virulence, mais elle constituerait aussi une cible pour le développement d’antifongiques. En effet, il a déjà été démontré que l’inhibition de la transition levure-à-hyphe atténuait la virulence de C. albicans lors d’infections systémiques. Par ailleurs, des études ont démontré que de nombreuses molécules pouvaient moduler la morphogenèse. Parmi ces molécules, certains acides gras, dont l’acide linoléique conjugué (CLA), inhibent la formation d’hyphes. Ainsi, le CLA posséderait des propriétés thérapeutiques, du fait qu’il interfère avec un déterminant de pathogénicité de C. albicans. Par contre, avant d’évaluer son potentiel thérapeutique dans un contexte clinique, il est essentiel d’étudier son mode d’action. Ce projet vise à caractériser l’activité anti-filamentation des acides gras et du CLA et à déterminer le mécanisme par lequel ces molécules inhibent la morphogenèse chez C. albicans. Des analyses transcriptomiques globales ont été effectuées afin d’obtenir le profil transcriptionnel de la réponse de C. albicans au CLA. L’acide gras a entraîné une baisse des niveaux d’expression de gènes encodant des protéines hyphes-spécifiques et des régulateurs de morphogenèse, dont RAS1. Ce gène code pour la GTPase Ras1p, une protéine membranaire de signalisation qui joue un rôle important dans la transition levure-à-hyphe. Des analyses de PCR quantitatif ont confirmé que le CLA inhibait l’induction de RAS1. De plus, le CLA a non seulement causé une baisse des niveaux cellulaires de Ras1p, mais a aussi entraîné sa délocalisation de la membrane plasmique. En affectant les niveaux et la localisation cellulaire de Ras1p, le CLA nuit à l’activation de la voie de signalisation Ras1p-dépendante, inhibant ainsi la morphogenèse. Il est possible que le CLA altère la structure de la membrane plasmique et affecte indirectement la localisation membranaire de Ras1p. Ces travaux ont permis de mettre en évidence le mode d’action du CLA. Le potentiel thérapeutique du CLA pourrait maintenant être évalué dans un contexte d’infection, permettant ainsi de vérifier qu’une telle approche constitue véritablement une stratégie pour le traitement des candidoses.

Polyunsaturated Fatty Acids (PUFA) Regulate Neurotransmitter Contents in Rat Brain

The effects of feeding of 6-propyllhiouracil (6-I'fU) and potyunsaturatcd fatty acids (I'UFA) independently and ill combination and administration (ip) of a single close of Iriiodothyronine (I',) (2.51ig/IOOg body wl) along with feeding of 6- PTU and PUFA were studied in cal brain. Dopamine (DA), 5-hydroxytryplophan (5-IIl'I'), serolouin (5-Ill), 5-hydioxy indole acetic acid (5-111AA), norepinephrine (NF) :uul ceinephrinn (I?I'l) contenls were assayed in the hypothalannls and ccrc bral cortex regions. It was found that 6-P"l'U Iccding resulted in decrease in dopamine, 5-III', 5 II I I' and 5 IIiAA in both regions. In animals fed wills PUFA followed by adnliuislralion of T,. the I)A level was found normal.

Fatty acids as Biomarkers in the Mangrove sediments of Cochin

The biogeochemistry of mangroves are the least understood ecological properties because of their sediment complexicity due to the tidal influx of allochthonous organic matter and the autochthonous inputs.In order to understand the relative importance of biogeochemical processes,it is necessary not only to characterise and qualify the organic matter but also to identify its major sources .The present study is a preliminary investigation to identify the sources of organic matter in three mangrove systems of Cochin Estuary using fatty acid biomarkers,δ13 C of total organic matter,elemental composition and biochemical composition.

Lokalisation und Funktion von Mitgliedern der Familie der short-chain Dehydrogenasen/Reduktasen in Dictyostelium discoideum

Dictyostelium discoideum wird als Modellorganismus für diverse Krankheitsbilder benutzt. Darunter zählen lysosomale, neurodegenerative Störungen sowie Stoffwechselerkrankungen. Werden diese Amöben mit einer Fettsäure gefüttert, so wird die Biogenese von lipid droplets (LDs) initiiert. Diese dynamischen Organellen dienen der Neutrallipidspeicherung. Das Proteom der LDs konnte für D. discoideum entschlüsselt werden. Unter den rund 70 Proteinen, befinden sich ca. 15, die eine Funktion im Lipidstoffwechsel haben. Darunter befinden sich auch Mitglieder der Enzymklasse der short-shain Dehydrogenasen/Reduktasen. Diese zeigen, wie viele andere LD-Proteine auch, eine duale Lokalisation im Endoplasmatischen Retikulum (ER) und auf LDs. In dieser Arbeit konnten die Sequenzen, die den Wechsel von einer doppelte Phospholipidschicht (ER) auf eine einfache Membran (LDs) möglich machen, entschlüsselt werden. Im Fall der Proteine SdrB/C/D/E/F handelt es sich dabei um ein membranständiges N-terminales Peptid gefolgt von einer Membrandomäne. Helix-brechende Aminosäuren wie Prolin und Glycin in diesen Domänen erzeugen einen Knick, sodass sowohl die C- als auch N-Termini fusioniert an ein Reporterprotein cytoplasmatisch lokalisieren können. Direkt nach der Membrandomäne befindet sich ein kurzer Abschnitt mit basischen, positiv geladenen Aminosäuren, die mit der negativ geladenen Oberfläche der LDs interagieren. Die Membrandomäne allein ist zwar für eine ER-Lokalisation ausreichend, eine LD-Verteilung kann jedoch nur in Kombination mit dem basischen Abschnitt erfolgen. Des Weiteren konnte die Lokalisation von SdrG aufgeklärt werden. Dieses Protein lokalisiert sowohl im ER, als auch auf LDs und den Peroxisomen. Die knockouts einzelner Sdr-Gene zeigten keinen Phänotyp. Auch der Doppel-knockout von SdrB und SdrC blieb Phänotyp-frei. Aus diesem Grund wurden die tandemartig im Genom vorliegenden Gene SdrD-F in einem Triple-knockout untersucht, ebenso wie ein Penta-knockout der Gene SdrB-F. Weiterhin konnten keine Auswirkungen auf die Phagocytose bzw. auf die Verwertung von Fettsäuren und die Mitoserate festgestellt werden. Ebenfalls verläuft der Aufbau und die Degradation von lipid droplets wildtypisch. Mittels Gaschromatographie gekoppelter Massenspektrometrie konnte jedoch ein geringer Unterschied in der Fettsäurekomposition der LDs festgestellt werden. Sobald diese fünf Proteine nicht mehr vorhanden sind, werden 5% weniger 18:1 Δ11 Fettsäuren gebildet und es verbleiben mehr 16:0 Fettsäuren in den LDs. Eine Übernahme der Funktion als Δ9 Desaturase, nach dem Abschnüren der LDs vom Endoplasmatischen Retikulum ist wahrscheinlich.

Dietary fatty acids and chylomicron synthesis and secretion

There is currently considerable interest in potential atherogenic and thrombogenic consequences of elevated concentrations of triacylglycerols, especially in the post-prandial state. Despite this, there is limited information on the effects of dietary fatty acids on the synthesis, secretion and metabolism of chylomicrons, the large triacylglycerol-rich lipoproteins synthesized in the enterocyte following the digestion and absorption of dietary fat. This brief review considers current approaches to the investigation of chylomicron synthesis and summarizes some of the human, cell and animal studies that have investigated effects of different fatty acids on these pathways. Potential sites for modulatory effects of dietary fatty acids on the molecular events of chylomicron synthesis are proposed in the light of the recent model that has been developed from cell and animal studies and observations based on abnormalities in chylomicron formation in human inherited autosomal recessive diseases.

Incorporation of cis-9, trans-11 conjugated linoleic acid and vaccenic acid (trans-11 18 : 1) into plasma and leucocyte lipids in healthy men consuming dairy products naturally enriched in these fatty acids

The present study investigated whether consuming dairy products naturally enriched in cis-9, trans-11 (c9,t11) conjugated linoleic acid (CLA) by modification of cattle feed increases the concentration of this isomer in plasma and cellular lipids in healthy men. The study had a double-blind cross-over design. Subjects aged 34-60 years consumed dairy products available from food retailers for 1 week and then either control (0.17 g c9,t11 CLA/d; 0.31 g trans-vaccenic acid (tVA)/d) or CLA-enriched (1.43 g c9,t11 CLA/d; 4.71 g tVA/d) dairy products for 6 weeks. After 7 weeks washout, this was repeated with the alternate products. c9,t11 CLA concentration in plasma lipids was lower after consuming the control products, which may reflect the two-fold greater c9,t11 CLA content of the commercial products. Consuming the CLA-enriched dairy products increased the c9,t11 CLA concentration in plasma phosphatidylcholine (PC) (38 %; P=0.035), triacylglycerol (TAG) (22 %; P < 0.0001) and cholesteryl esters (205 %; P < 0.0001), and in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) (238 %; P < 0.0001), while tVA concentration was greater in plasma PC (65 %; P=0.035), TAG (98 %; P=0.001) and PBMC (84 %; P=0.004). Overall, the present study shows that consumption of naturally enriched dairy products in amounts similar to habitual intakes of these foods increased the c9,t11 CLA content of plasma and cellular lipids.

Effect of species and genotype on the efficiency of enrichment of poultry meat with n-3 polyunsaturated fatty acids

The effect of poultry species (broiler or turkey) and genotype (Wrolstad or BUT T8 turkeys and Ross 308 or Cobb 500 broilers) on the efficiency with which dietary longchain n-3 PUFA were incorporated into poultry meat was determined. Broilers and turkeys of both genotypes were fed one of six diets varying in FA composition (two replicates per genotype x diet interaction). Diets contained 50 g/kg added oil, which was either blended vegetable oil (control), or partially replaced with linseed oil (20 or 40 g/kg diet), fish oil (20 or 40 g/kg diet), or a mixture of the two (20 g linseed oil and 20 g fish oil/kg diet). Feeds and samples of skinless breast and thigh meat were analyzed for FA. Wrolstad dark meat was slightly more responsive than BUT T8 (P = 0.046) to increased dietary 18:3 concentrations (slopes of 0.570 and 0.465, respectively). The Ross 308 was also slightly more responsive than the Cobb 500 (P= 0.002) in this parameter (slopes of 0.557 and 0.449). There were no other significant differences between the genotypes. There was some evidence (based on the estimates of the slopes and their associated standard errors) that white turkey meat was more responsive than white chicken meat to 20:5 (slopes of 0.504 and 0.289 for turkeys and broilers, respectively). There was no relationship between dietary 18:3 n-3 content and meat 20:5 and 22:6 contents. If birds do convert 18:3 to higher FA, these acids are not then deposited in the edible tissues.